JP2012522615A - 無弁薬物送達装置 - Google Patents

Abstract

薬物送達装置１０は、薬物リザーバ１３と、少なくとも１つの投薬孔１４と、アクチュエータシステム１７と、出口経路１５とを有する。薬物リザーバ１３は、薬物を有するように設けられる。投薬孔１４は、アクチュエータシステム１７が薬物リザーバ１３から投薬孔１４を通って前記薬物を押し出す場合に、前記薬物送達装置１０の環境に前記薬物を送達する。出口経路１５は、薬物リザーバ１３を投薬孔１４に結合する。出口経路１５は、出口経路１５を薬物リザーバ１３に結合する少なくとも１つの入口点１６を有し、薬物送達装置１０の如何なる可能な向きに対しても、出口経路１５の少なくとも一部が、前記薬物リザーバの重心の上又は投薬孔１４の下に位置するように構成される。

Description

本発明は、薬物送達装置に関し、前記薬物送達装置は、薬物を有する薬物リザーバと、前記薬物送達装置の環境に前記薬物を送達する投薬孔と、前記薬物リザーバから前記投薬孔を通って前記薬物を押し出すアクチュエータシステムとを有する。

このような薬物送達装置は、消化管における薬物の放出を制御することを可能にする。薬物送達は、所定の送達スケジュールによって行われることができ、及び／又は外部信号又は環境条件によりトリガされることができる。前記装置は、薬物送達を制御するために付加的な電子素子、センサ及び通信装置を含みうる。前記薬物送達装置は、埋め込み可能又は飲み込み可能のいずれかでありうる。多くの飲み込み可能な薬物送達装置において、薬物放出は、変位ベースのアクチュエータシステムを使用して達成される。例えば、ピストンが、前記投薬孔を通して所定量の薬物を押し出すことができる。

前記投薬孔は、開いたオリフィスであってもよい。しかしながら、開いたオリフィスは、前記リザーバと外側環境との間の材料の交換の可能性を導入し、結果として、例えば、意図された時間の前の前記薬物の送達及び意図されたときに送達される量の減少を生じる。関与する主なプロセスは、拡散及び対流（convection）である。拡散は、カプセルの内側と外側との間の開いた接続のため、生じる。対流は、前記カプセル内に格納される物質及び外側の流体の比重の小さな差のため、生じる。例えば前記カプセル内の流体が、腸内の流体より重く、前記孔が下に向いている場合、前記カプセル内の流体は、流出し、腸内の流体により置き換えられる。両方のプロセスは、出口孔断面サイズの減少、出口孔の長さの延長及び前記リザーバ内の材料の粘性の増加により遅くされうる。しかしながら、孔サイズ及び孔長さは、前記アクチュエータが前記材料を分配することを可能にするように選択されなければならない。

しばしば、弁が、前記薬物リザーバを外側環境から分離するのに使用される。小さな空間で動作する弁は、良好なシーリングを提供し、低電力を使用するが、しかしながら、実装するのが非常に難しい。したがって、弁の使用なしで薬物の拡散又は対流を防ぐことが有利である。

本発明の目的は、冒頭の段落に記載の薬物送達装置であって、意図された放出の瞬間まで薬物を内側に保つのに弁を必要としない装置を提供することである。

本発明の第１の態様によると、この目的は、冒頭の段落に記載の薬物送達装置を提供することにより達成され、前記薬物送達装置は、更に、前記薬物リザーバを前記投薬孔に結合する少なくとも１つの出口経路を有し、前記出口経路は、前記出口経路を前記薬物リザーバに結合する少なくとも１つの入口点を有し、前記出口経路は、前記薬物送達装置の如何なる可能な向きに対しても、前記出口経路の少なくとも一部が前記薬物リザーバの重心の上に又は前記投薬孔の下に位置するように構成される。

本願発明者により実行されたプロトタイプ電子ピル装置を用いる実験は、重力駆動対流が主要な問題であることができることを示している。消化管の内側の前記カプセルの向きは、変化し、制御されることができない。前記投薬孔が、下に、すなわち地球の中心に向いている場合、比較的高い比重を持つ薬物は、迅速に前記環境に失われうる。この問題は、本発明による出口経路を用いて解決される。本発明による出口経路を用いると、非常に少量の薬物のみが、前記薬物送達装置から意図的に押し出される前に前記投薬孔を通過することができる。前記薬物送達装置の向きがどうであれ、前記薬物のほとんどは、前記出口経路及び前記投薬孔を通って移動するために重力に逆らって移動しなければならない。結果的に、意図された放出の瞬間の前に放出される薬物の量は、非常に小さい。

好ましくは、前記投薬孔に対する前記入口点の位置は、サイフォン作用により引き起こされる薬物放出の可能性が小さいような位置である。これは、例えば、前記入口点及び前記投薬孔が互いに非常に近いように前記出口経路を設計することにより達成されることができる。前記入口点及び前記投薬孔が、互いに非常に近い場合、前記入口点と前記投薬孔との間の重力ポテンシャルは、前記薬物送達装置の向きがどうであれ、常に小さい。より小さな重力ポテンシャルは、より小さなサイフォン作用の結果となる。好ましくは、前記薬物と前記出口経路の内壁との間の摩擦は、残りのサイフォン作用による薬物放出を遅らせるのに十分に大きい。

本発明による薬物送達装置が、埋め込み可能又は飲み込み可能のいずれかであることができることに注意すべきである。ユーザの動きのため、埋め込み可能な薬物送達装置も、重力駆動対流を防ぐ方策を必要としうる。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照して説明され、明らかになる。

本発明による薬物送達装置を概略的に示す。 本発明による薬物送達装置に対する出口経路を概略的に示す。 らせん状出口経路を示す。 ２つの投薬孔を持つらせん状出口経路を示す。 本発明による出口経路を持つエンドキャップの底部の異なる視点を示す。 本発明による出口経路を持つエンドキャップの底部の異なる視点を示す。 図５ａ及び５ｂのエンドキャップの上部の異なる視点を示す。 図５ａ及び５ｂのエンドキャップの上部の異なる視点を示す。

図１は、本発明による薬物送達装置１０を概略的に示す。以下、薬物送達装置１０は、電子ピル１０又はピル１０と称される。ピル１０は、電子素子区画１１と、アクチュエータ区画１２と、薬物リザーバ１３とを有する。薬物リザーバ１３は、例えば、溶液、懸濁液（例えば分散媒内に分散した粉粒子又はマイクロカプセル）、乳濁液、ゲル又はペーストの形式の薬物を有する。薬物リザーバ１３は、更に、投薬孔１４を介してピル１０の環境内に前記薬物を放出する出口経路１５を有する。アクチュエータ区画１２内の変位ベースのアクチュエータシステム１７は、入口点１６を通して出口経路１５内に前記薬物を押し出す。アクチュエータシステム１７は、例えば、空気圧式ピストン又はステッパモータ駆動ピストンでありうる。出口経路１５は、ピル１０の如何なる可能な向きに対しても、出口経路１５の一部が、前記薬物リザーバの重心の上に、又は投薬孔１４の下に位置するように構成される。出口経路１５は、これにより、重力駆動対流による薬物の過剰な損失を防ぐ。本発明によるピル１０の出口経路１５に対する例示的な設計は、図２ないし６を参照して以下に提供される。

代わりに、アクチュエータシステム１７は、可とう性膜又はバルーン及びアクチュエータ区画１２の体積を拡大する手段を使用することができる。アクチュエータ区画１２の体積は、例えば、化学反応により生成されるガスを使用して拡大されることができる。好ましくは、アクチュエータシステム１７は、電子素子区画１１内の電子回路９１により制御される。電子回路９１は、例えば、所定の送達スケジュールによって又は受信器９２により受信される外部トリガに応答して薬物送達を開始することができる。電子素子区画１１は、更に、前記薬物送達を開始するように電子回路９１をトリガすることができる環境条件を測定する１以上のセンサ９４を有することができる。薬物放出は、例えば、特定のｐＨ値若しくは温度により又はバイオマーカのような特定の物質の存在によりトリガされてもよい。電子素子区画１１は、受信器９２とは別のユニットとして又は組み合わせて、操作データ及び／又はセンサデータを外部ユニットに送信する送信器を有することができる。

図２は、本発明による薬物送達装置１０に対する出口経路１５を概略的に示す。アクチュエータ１７が、薬物リザーバ１３に対する圧力を増加する場合、薬物の一部２１は、入口点１６を通って出口経路１５に押し出される。出口経路１５は、複数の屈曲又は角を有し、結果として出口経路１５の異なるセクションが異なる方向に整列される。薬物２１が、投薬孔１４を通ってピル１０を離れる前に、薬物２１は、出口経路１５全体を通って移動しなければならない。出口経路１５は、異なる方向に整列された異なるセクションを有するので、薬物２１が重力駆動拡散のために出口経路１５全体を通り抜ける非常に小さなチャンスのみが存在する。ピル１０の可能な向き毎に、出口経路１５の小さな部分のみが、重力駆動拡散が薬物２１に投薬孔１４に向けて移動させるように整列される。更に、ピル１０の可能な向き毎に、重力駆動拡散が薬物２１に投薬孔から離れるように移動させるように整列される出口経路１５の小さな部分が常に存在する。結果として、薬物２１は、出口経路１５を通って押し出される場合に前記環境内に放出されるだけである。

図３は、らせん状出口経路１５を示す。図３に示される出口経路１５は、図２に示される出口経路１５と同様に本発明の目的を達成する。

図４は、２つの投薬孔１４を持つらせん状出口経路１５を示す。出口経路１５は、薬物リザーバ１３を閉じるエンドキャップ内に一体化される。アクチュエータシステム１７は、中心入口点１６を通る出口経路１５内に前記薬物を押し出す。入口点１６から、前記薬物の一部が、１つの投薬孔１４に向けて押され、前記薬物の一部は、他の投薬孔１４に向けて押される。投薬孔１４のいずれか一方に到達するために、前記薬物は、複数の異なる方向に移動しなければならない。したがって、図１及び３と同様に、重力駆動対流は、単独では、かなりの量の前記薬物の放出を引き起こさない。

図５ａ及び５ｂは、このエンドキャップ４１の底部５１の２つの異なる視点を示す。らせん状チャネル１５を持つこのエンドキャップ４１は、２つのピースから構成されることができる。底部ピース５１は、薬物リザーバ１３に対向する中央孔１６を持つ。出口経路１５の内壁は、表面に切り込まれた溝として示される。底部５１において、切り込みは、投薬孔１４の位置にも設けられる。

図６ａ及び６ｂは、図４のエンドキャップ４１の上部６１の２つの異なる視点を示す。上部ピース６１は、出口経路１５の外壁及び外部環境に対する出口孔１４を持つ。上部６１において、切り込みは、入口孔１６の位置にも設けられる。

代替的な実施例において、前記キャップの上部のみが、出口経路１５に対して切られた溝を持ち、同時に前記底部は、中央孔のみを持つ。この実施例において、回転方向の位置合わせが２つの部分を一緒にアセンブルするのに必要とされない。同じ有利な効果は、前記底部に溝を設け、前記上部に中央孔を設けるだけで得られる。

他の実施例において、回転方向の位置合わせの問題は、異なる形で解決される。前記キャップの底部は、前記中央孔の隣に第２の孔を持ち、前記キャップの上部は、対応するピン構造を持つ。上部のピン及び底部の第２の孔の両方の位置及び構造は、前記ピンが前記第２の孔に挿入された後に前記底部及び前記上部が適切に一緒に保持されるように位置合わせされる。前記底部における前記第２の孔の他の機能は、前記薬物リザーバ内に薬剤を投入する間の換気でありうる。

好適な実施例において、投薬孔１４に対する前記入口点の位置は、サイフォン作用により引き起こされる薬物放出の可能性が小さいような位置である。これは、例えば、入口点１６と投薬孔１４との間の重力ポテンシャルがピル１０の向きにかかわらず常に小さくなるように出口経路１５を設計することにより達成されることができる。これは、例えば、入口点１６及び投薬孔１４を互いに近づけることにより達成されることができる。より小さな重力ポテンシャルは、より小さなサイフォン作用の結果となる。好ましくは、前記薬物と出口経路１５の内壁との間の摩擦は、前記サイフォン作用による薬物放出を妨げるのに十分に大きい。

上述の実施例が、本発明を限定するのではなく説明し、当業者が、添付の請求項の範囲から逸脱することなしに多くの代替的な実施例を設計することができることに注意すべきである。請求項において、括弧間に配置された参照符号は、請求項を限定すると解釈されるべきでない。動詞"有する"及びその活用形の使用は、請求項に記載された要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素に先行する冠詞"ある"は、複数のこのような要素の存在を除外しない。本発明は、複数の別個の要素を有するハードウェアを用いて、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実施されることができる。複数の手段を列挙する装置請求項において、これらの手段の幾つかは、同一のハードウェアアイテムにより実施されてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。

Claims (11)

1. 薬物送達装置において、
   薬物を有する薬物リザーバと、
   前記薬物送達装置の環境に前記薬物を送達する少なくとも１つの投薬孔と、
   前記薬物リザーバから前記投薬孔を通って前記薬物を押し出すアクチュエータシステムと、
   前記薬物リザーバを前記投薬孔に結合する少なくとも１つの出口経路であって、前記出口経路を前記薬物リザーバに結合する少なくとも１つの入口点を有し、前記薬物送達装置の如何なる可能な向きに対しても、前記出口経路の少なくとも一部が前記薬物リザーバの重心の上又は前記投薬孔の下に位置するように構成される、当該出口経路と、
   を有する薬物送達装置。
2. 前記薬物送達装置が、埋め込み可能な薬物送達装置である、請求項１に記載の薬物送達装置。
3. 前記薬物送達装置が、飲み込み可能な薬物送達装置である、請求項１に記載の薬物送達装置。
4. 前記投薬孔に対する前記入口点の位置は、サイフォン作用により引き起こされる薬物放出の可能性が小さいような位置である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の薬物送達装置。
5. 前記出口経路が、らせん形状を持つ、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の薬物送達装置。
6. 前記薬物送達装置が、前記薬物送達装置の環境に前記薬物を送達する第２の投薬孔を有し、前記第２の投薬孔が、前記出口経路に結合される、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の薬物送達装置。
7. 前記薬物送達装置が、前記薬物リザーバを閉じるエンドキャップを有し、前記出口経路が、前記エンドキャップに一体化される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の薬物送達装置。
8. 前記エンドキャップが、上部ピース及び底部ピースから構成され、前記上部ピースが、前記投薬孔を有し、前記底部ピースが、前記入口点を有し、前記上部ピース及び／又は前記底部ピースが、前記出口経路を形成する溝を有する、請求項７に記載の薬物送達装置。
9. 前記上部ピースのみが、前記溝を有し、前記入口点が、前記底部ピースの中心に位置する、請求項８に記載の薬物送達装置。
10. 前記底部ピースのみが、前記溝を有し、前記投薬孔が、前記上部ピースの中心に位置する、請求項８に記載の薬物送達装置。
11. 前記出口経路が、前記薬物リザーバを前記出口経路に結合する第２の入口点を有する、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の薬物送達装置。

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